Введение к работе
Актуальность темы. Ингибирование - один из наиболее эффективных, технологичных и экономически целесообразных способов защиты металлов от различных видов коррозии. Номенклатура ингибиторов широка и постоянно увеличивается. Подобная ситуация обусловлена целым рядом обстоятельств:
подавляющее количество замедлителей представляет собой лабораторные образцы, синтезируемые в миллиграммовых или граммовых количествах, не прошедших необходимых производственных испытаний и не обеспеченных отечественной сырьевой и производственной базой.
ингибиторы обладают чаще всего селективным действием, в силу чего эффективны в условиях инициирования коррозии в присутствии лишь одного ее стимулятора и изменения его концентрации (ионы водорода, растворенный кислород, H2S, С02 и др.). Вместе с тем, всё большее значение приобретают универсальные или многофункциональные ингибиторы коррозии металлов, эффективные, хотя, возможно, и в различной степени, в присутствии одновременно нескольких эффективных стимуляторов. Отметим, что в этом случае под полифункциональностью понимается достаточная для конкретных условий эффективность индивидуального вещества или единой гомологической (чаще всего технологической) смеси, в условиях воздействия целого ряда стимуляторов разрушения металла, вызывающих, например, сероводородную, углекислотную или комбинированную (H2S+CO2+O2) коррозию при различных рН. Одновременно необходима бактериальная активность ингибиторов, подавление ими наводороживания и сохранение исходных механических характеристик.
Использование полифункциональных ингибиторов позволяет существенно сократить номенклатуру присадок, широта которой часто приводит лишь к торможению внедрения разработок, росту их интегральной стоимости и, в целом, финансовых затрат.
Цель работы. Исследовать защитную эффективность ряда потенциально универсальных ингибиторов коррозии стали серии «АМДОР» в высокоминерализованных сероводородных, углекислотных и комбинированных (H2S + С02) средах, обеспеченных отечественной сырьевой базой. Оценить уровень их бактерицидной способности и влияние на сохраняемость механических свойств стали.
Задачи работы:
1. Исследовать защитную эффективность ряда ингибиторов серии «АМ
ДОР», указанных ниже, при коррозии углеродистой стали в условиях воздей
ствия сероводородных, углекислотных и комбинированных высокоминерали
зованных хлоридных сред.
2. Разработать и использовать методику, позволяющую оценить вклад
сформированных сульфидной и карбонатной пленок и собственно ингибито-
ров в защиту углеродистой стали от коррозии в сероводородных и углеки-слотных средах.
Изучить влияние ингибиторов АМДОР-ИК-4Г (ИК-5, ИК-6, ИК-7Г) и ИНКОРГАЗ-ТЗО (далее слова «АМДОР» и «ИНКОРГАЗ» опущены) на кинетику парциальных электродных реакций, электрохимический импеданс, диффузию водорода через стальную мембрану. Оценить снижение ими потерь механических свойств стали в условиях воздействия растягивающих и изгибающих напряжений.
Оценить коэффициенты распределения исследуемых ингибиторов в двухфазной системе "водный раствор / углеводород", размер и природу образующихся коллоидных частиц.
Исследовать бактерицидные свойства ингибиторов по отношению к развитию СРБ и продуцирования ими сероводорода как функцию их природы, концентрации и продолжительности эксперимента.
6. Изучить интегральные токсикологические характеристики (ХГЖ и
БПК5) растворов рассматриваемых ингибиторов.
Научная новизна:
Впервые получены данные по эффективности продуктов ИК-4Г (-5, -6, -7Г) и ТЗО как универсальных ингибиторов общей сероводородной, углекислотной, комбинированной коррозии и наводороживания стали СтЗ, используемых в малых концентрациях (25 - 200 мг/л).
Разработана методика и оценены парциальные вклады фазовой полисульфидной и карбонатной пленок и продукта ТЗО при коррозии стали СтЗ в присутствии H2S и С02.
Изучено влияние ингибиторов ИК-4Г (-5, -6, -7Г) и ТЗО на кинетику парциальных электродных реакций, электрохимический импеданс, диффузию водорода через стальную мембрану. Оценено снижение ими потерь механических свойств стали в условиях воздействия растягивающих и изгибающих напряжений.
Экспериментально оценены коэффициенты распределения ингибиторов в бинарной системе "водный раствор NaCl / н-гептан", определен размер коллоидных частиц.
Впервые исследована бактерицидная эффективность ингибиторов ИК-4Г (-5, -6, -7Г) и ТЗО по отношению к СРБ.
6. Впервые получены интегральные токсикологические характеристики
(ХПК и БПК5) растворов исследуемых ингибиторов как функция их природы
и концентрации.
Практическая ценность. Полученные результаты важны для создания новых универсальных промышленных ингибиторов широкого спектра действия в условиях сероводородной, углекислотной и комбинированной (H2S + С02) коррозии. Предложенная методика оценки парциального вклада фазовой пленки и собственно ингибитора в защитный эффект может быть использова-
на для оценки истинной эффективности замедлителя, определения ударной дозы и последующей их корректировки в производственных условиях. Положения, выносимые на защиту:
Результаты экспериментальных исследований защитной эффективности ингибиторов серии «АМДОР» в концентрациях 25 - 200 мг/л в H2S-, С02- и H2S + С02-содержащих средах.
Экспериментальные данные по влиянию указанных ингибиторов на кинетику парциальных электрохимических реакций на стали СтЗ в исследуемых условиях, сопротивление переноса заряда электродных реакций и емкость ДЭС.
Экспериментальные результаты по влиянию ингибиторов на диффузию водорода через мембрану СтЗ в исследуемых средах и противодействие снижению потери механических свойств стали.
Методика и результаты экспериментальных исследований вклада фазовой пленки и собственно ингибитора ТЗО в условиях сероводородной и угле-кислотной коррозии (50 г/л NaCl).
Оценка степени подавления изучаемыми ингибиторами жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий.
Экспериментальные данные по интегральной токсикологической характеристике (ХПК и БПК5) водных растворов исследуемых ингибиторов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на IV Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии на межфазных границах - «ФАГРАН-2008» (Воронеж), на I Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (Плес, Ивановская обл., 2008), на V Международной школе-семинар «Теоретические и прикладные аспекты защиты от коррозии промышленного оборудования» (Ижевск, 2008), на научно-практической конференции «Современные методы и технологии защиты от коррозии и износа» (Москва, 2009), на научных конференциях аспирантов и преподавателей Тамбовского государственного университета (2007 - 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 статей и 5 - материалов и тезисов докладов. Из них 4 статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК для публикаций материалов диссертаций [2-4, 7].
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и обобщающих выводов, изложена на 193 страницах машинописного текста, включает 48 рисунков и 22 таблицы. Список цитируемой литературы — 300 наименований.
